Jakie są rodzaje betonów i ich zastosowanie?

Składniki betonów

Tradycyjne przygotowywanie mieszanek betonowych bezpośrednio na budowie zostało zastąpione dostawą gotowego betonu towarowego przygotowanego w profesjonalnych betoniarniach. Stosownie do potrzeb można zamówić produkt o określonych właściwościach, co gwarantuje uzyskanie m.in. wymaganej wytrzymałości. Niemniej przy pracach remontowych czy wykończeniowych niewielkie ilości betonu przygotowywane są samodzielnie, co wymaga odpowiedniego zestawienia składników.

Rodzaje i własności cementu

Cement jest podstawowym materiałem wiążącym niemal we wszystkich rodzajach produktów budowlanych, jako składnik mieszanek betonowych, zapraw i wielu produktów chemii budowlanej. Jest to spoiwo hydrauliczne, co oznacza, że proces jego twardnienia może przebiegać również w warunkach mokrych.

Jego najważniejsze parametry techniczne określane są przez podanie gwarantowanej wytrzymałości na ściskanie w MPa - odpowiednio do klasy cementu 32,5 MPa, 42,5 MPa, 52,5 MPa oraz czasu narastania wytrzymałości wczesnej oznaczanej literą R dla cementów tzw. szybkowiążących lub literą N dla cementów o normalnym czasie wiązania.

Zależnie od składu surowcowego cementy produkowane są w kilku odmianach oznaczonych symbolami CEM I (cement portlandzki czysty) - CEM V z dodatkowym symbolem literowym (od A do C) określającym udział innych składników (oznaczanych również kodem literowym) niż cement portlandzki.

Cement portlandzki CEM I charakteryzuje się wysoką klasą wytrzymałości. Fot. Cement Ożarów.

Przykładowo symbol CEM II/B-S oznacza cement portlandzki żużlowy z zawartością 21-35 % żużla wielkopiecowego. Marka i rodzaj użytego do wytworzenia betonu cementu dobierane są w zależności od wymaganych własności uzyskanej mieszanki, np. ze względu na jej cechy technologiczne i użytkowe.

Oprócz rodzaju użytego cementu własności betonu mogą być modyfikowane przez różnego rodzaju dodatki wpływające, np. na tempo wiązania i twardnienia betonu, możliwość użycia w niskich temperaturach czy poprawienie plastyczności zaczynu.

Kruszywo

Kruszywo stanowi zasadniczy składnik mieszanki betonowej, a dobór odpowiedniego udziału określonych frakcji wielkości ziaren decyduje o własnościach wytrzymałościowych i użytkowych betonu.

W typowych recepturach wykorzystywany jest żwir płukany lub kruszywo łamane o uziarnieniu 4-16 mm oraz piasek przesiany frakcji 0-2 mm. Składniki te nie powinny zawierać zanieczyszczeń organicznych (resztek roślin, korzeni) czy gliny. Obecnie kruszywa handlowe, wydobywane w żwirowniach, poddawane są wstępnej obróbce (płukaniu, przesiewaniu).

Do mieszanki betonowej jako kruszywo jest wykorzystywany, np. żwir płukany. Fot. Cemex.

Beton zwykły

To najczęściej wykorzystywany materiał do tworzenia elementów konstrukcyjnych w deskowaniach lub w formie wylewek. Podstawową cechą każdego betonu jest jego klasa wytrzymałościowa oznaczana literą C i dwiema liczbami, np. C20/25 - określającymi wytrzymałość na ściskanie (w jednostkach MPa) dla próbek o kształcie walcowym, sześciokątnym (odpowiednik dawnych oznaczeń, np. B25).

Przygotowując samodzielnie beton o wymaganej wytrzymałości, należy posłużyć się tabelami określającymi udział poszczególnych składników. Bardzo ważna jest również konsystencja przygotowanej mieszanki, gdyż ilość dodanej wody znacząco wpływa na wytrzymałość betonu - płynna mieszanka wymaga użycia większej ilości cementu.

Przykładowo do przygotowania 1 m3 betonu klasy C16/20 z udziałem cementu 32,5 o konsystencji gęstoplastycznej trzeba użyć 1500 kg żwiru, 600 kg piasku, 250 kg cementu i 125 litrów wody, a w przypadku konsystencji płynnej odpowiednio - 1500kg/480 kg/315 kg/160 l.

Stosownie do konsystencji, mieszankę betonową trzeba zagęścić - plastyczną z użyciem, np. wibratora, a płynną - np. metodą sztychowania. Do czasu związania trzeba też zapewnić dostateczne nawilżenie, chroniąc powierzchnię przed parowaniem poprzez rozłożenie folii lub systematyczne zraszanie.

Beton zwykły jest wykorzystywany do tworzenia elementów konstrukcyjnych w deskowaniach lub w formie wylewek. Fot. Lafarge.

Beton architektoniczny

Moda na industrialne formy architektoniczne i możliwość tworzenia trwałych konstrukcji, nie wymagających dodatkowego wykończenia powierzchni, sprawiły, że w budownictwie chętnie wykorzystuje z się tzw. beton architektoniczny - materiał utworzony w odpowiednio przygotowanym deskowaniu i charakteryzujący się gotową do użytkowania powierzchnią.

Stosownie do potrzeb deskowania mogą być gładkie lub o określonej strukturze, np. imitującej strugane drewno lub odwzorowujące skomplikowany kształt, np. płaskorzeźby. W każdym przypadku forma musi zapewniać ochronę adhezyjną dla betonu (nie może on przywierać), a skład mieszanki betonowej powinien zapewniać dokładne wypełnienie deskowania i możliwość zagęszczenia bez tworzenia powierzchniowych wad tzw. raków. Ozdobny wygląd może nadawać również barwienie masy betonowej i użycie kolorowego kruszywa.

Określeniem „beton architektoniczny” nazywane są również wyroby, których powierzchnia imituje jedynie ten materiał, a wytwarzane są w formie, np. cienkich, o grubości ok. 1 cm płyt okładzinowych mocowanych na dowolnym podłożu czy nawet jako gładzie tynkarskie naśladujące betonowe wykończenie ścian.

Płyty z betonu architektonicznego są wykorzystywane do dekoracji wnętrz o industrialnym charakterze. Fot. Bruk-Bet.

Czym jest pianobeton i gdzie go stosować?

Taką nazwą określany jest produkt o strukturze betonu komórkowego powszechnie wykorzystywany w postaci gotowych bloczków i płytek. Wytwarzanie obu wyrobów jest podobne, z tym że pianobeton dostarczany jest na budowę jako płynna mieszanka lub przygotowywana - z użyciem agregatu - bezpośrednio na miejscu.

W porównaniu z „fabrycznym” betonem komórkowym charakteryzuje się jednak znacznie mniejsza wytrzymałością na ściskanie ze względu na pominięcie procesu autoklawizowania, który zasadniczo wpływa na zwiększenie odporności na obciążenie.

Gdzie stosuje się pianobeton?

Podstawowy obszar zastosowania pianobetonu to tworzenie lekkich podkładów podłogowych o własnościach ciepłochronnych w miejscach nie narażonych na zalanie zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz pomieszczeń. Dzięki płynnej konsystencji i zdolności do samopoziomowania nadaje się do układania na bardzo nierównych podłożach lub wypełnienia miejsc o nieregularnych kształtach.

W miejscach aplikacji należy zabezpieczyć podłoże przed odciąganiem wody z zaczynu (zwilżenie, folia ochronna), a rozprowadzenie można dozować za pomocą pompy do betonu. W przypadku dostarczenia gotowej mieszanki betonowozem czas od jej przygotowania do rozłożenia nie może przekraczać 3 godzin.

Zasadniczo pianobeton nadaje się do układania na powierzchniach poziomych ze względu na samorozpływ, ale przy odpowiedniej recepturze dopuszczalne jest rozkładanie na powierzchni spadkowej do 3%.

Zależnie od gęstości pianobeton uzyskuje różne parametry - dla najlżejszej odmiany o ciężarze objętościowym 400 kg/m3 wytrzymałość wynosi ok. 0,5 MPa, a współczynnik przewodności cieplnej λ w stanie suchym osiąga ok. 0,1 W/m K, zaś najcięższy wariant o masie ok. 800 kg/m3 osiąga wytrzymałość na poziomie 1,5 MPa przy współczynniku λ =0,25 W/m K.

Grubość warstwy pokładowej nie powinna być mniejsza niż 4 cm (maksimum to 50cm) a utworzony podkład należy pokryć warstwą twardego jastrychu.

Styrobeton

Styrobeton jest betonem, w którym ciężkie kruszywo żwirowe zastąpiono granulatem styropianowym, dzięki czemu uzyskuje się znaczące zmniejszenie ciężaru objętościowego i poprawę własności ciepłochronnych. Obszar zastosowania styrobetonu jest podobny jak dla pianobetonu, z tym, że uzyskuje się nieco większą wytrzymałość przy zmniejszonej ciepłochronności.

Styrobeton może być dostarczany jako gotowa mieszanka lub przygotowana samodzielnie z dostępnego w handlu granulatu styropianowego. Zaletą tego produktu jest możliwość pokrywania powierzchni spadzistych o dość znacznym nachyleniu, np. na dachach jako podkład wyrównujący.

Przy gęstości 600 kg/m3 wytrzymałość wynosi nie mniej niż 0,5 MPa a współczynnik przewodności cieplnej λ osiąga ok. 0,2 W/m K, a odmiany o większej gęstości mają wytrzymałość na ściskanie do 8 MPa (dla gęstości 1600 kg/m3), ale znacznie gorszą termoizolacyjność. Podobnie jak przy podkładach pianobetonowych grubość warstwy nie powinna być mniejsza niż 4 cm i wymaga przykrycia wytrzymałym jastrychem.

Beton wodoprzepuszczalny

Ten rodzaj betonu może pełnić rolę powierzchni odwadniającej, zapewniając jednocześnie wysoką wytrzymałość na obciążenia. Praktycznie wykorzystywany jest jako podłoże, np. pod kostkę drogową czy pokrycia z tworzywa na placach zabaw, boiskach sportowych, nawierzchniach typu sztuczna trawa. Dzięki porowatej strukturze wolne dla przepływu wody przestrzenie stanowią do 25% objętości, a wytrzymałość podłoża osiąga klasę C20/25.

Beton wodoprzepuszczalny ma porowatą strukturę. Fot. Cemex.

Autor: Cezary Jankowski

Opracowanie: Klaudia Tomaszewska 

Zdjęcie otwierające: Lafarge